Výběr materiálů pro 3D tisk

3D tisk metodou Fused Deposition Modeling (FDM) nabízí širokou škálu materiálů, z nichž každý má své unikátní vlastnosti a specifické použití. Výběr správného materiálu je klíčovým krokem pro dosažení úspěšných výsledků a uspokojení konkrétních potřeb. Pojďme se podívat na nejběžnější materiály používané v FDM tisku a jejich charakteristiky.

PLA (Polylactic Acid)

PLA je jedním z nejpopulárnějších materiálů pro 3D tisk, a to díky své snadné tisknutelnosti a ekologické šetrnosti. PLA je vyrobeno z obnovitelných zdrojů, jako je kukuřičný škrob nebo cukrová třtina, což z něj činí biologicky rozložitelný materiál.

Výhody PLA:

• Snadná tisknutelnost: PLA je vhodné pro začátečníky díky své nízké teplotě tavení (180-220°C) a nízkému riziku deformace.
• Ekologická šetrnost: PLA je biologicky rozložitelný materiál, což ho činí šetrným k životnímu prostředí.
• Široká barevná škála: PLA je dostupné v mnoha barvách a povrchových úpravách.

Nevýhody PLA:

• Nízká tepelná odolnost (cca 60°C): PLA není vhodné pro aplikace, které vyžadují vysokou teplotní odolnost.
• Křehkost: PLA může být náchylné k praskání při mechanickém namáhání.

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)

ABS je pevný a odolný materiál, který je často používán pro výrobu funkčních dílů a prototypů. Jeho teplotní odolnost a mechanické vlastnosti ho činí vhodným pro náročnější aplikace.

Výhody ABS:

• Vysoká mechanická pevnost: ABS je odolný materiál s dobrou pružností a houževnatostí.
• Tepelná odolnost: ABS má vyšší teplotní odolnost (cca 105°C), což ho činí vhodným pro aplikace, které vyžadují odolnost vůči teplu.
• Možnost povrchových úprav: ABS lze snadno brousit, vrtat a lepit, a také se dá upravit acetonovými výpary pro hladký povrch.

Nevýhody ABS:

• Výpary: Tisk ABS může uvolňovat nepříjemné výpary, proto je vhodné tisknout v dobře větraném prostoru nebo s použitím uzavřené tiskárny.
• Deformace: ABS je náchylné k deformaci během tisku, zejména při rychlém ochlazování.

ASA (Acrylonitrile Styrene Acrylate)

ASA je technický plast, který je často používán pro venkovní aplikace díky své vynikající odolnosti vůči povětrnostním vlivům. Jeho vlastnosti jsou podobné ABS, ale nabízí několik klíčových výhod, které ho činí lepším pro určité aplikace.

Výhody ASA:

• UV stabilita: ASA je extrémně odolné vůči UV záření, což znamená, že si udržuje své mechanické vlastnosti a barvu i při dlouhodobém vystavení slunečnímu záření. To ho činí ideálním pro venkovní použití.
• Odolnost vůči povětrnostním vlivům: ASA je také odolné vůči dešti, větru a jiným povětrnostním vlivům, což ho činí vhodným pro výrobu venkovních částí a komponent.
• Výborná mechanická pevnost: ASA má vysokou mechanickou pevnost, podobnou ABS, což z něj činí vhodný materiál pro funkční díly.
• Snadná tisknutelnost: ASA se tiskne podobně jako ABS, ale má nižší tendenci k deformaci během tisku.

Nevýhody ASA:

• Náročnost tisku: Stejně jako ABS, i ASA vyžaduje vyšší teploty tavení (240-260°C) a může uvolňovat výpary, proto je vhodné tisknout v dobře větraném prostoru nebo s použitím uzavřené tiskárny.
• Cena: ASA je obecně dražší než ABS, což může být faktorem při rozhodování o volbě materiálu.

Proč používáme ASA místo ABS? Pro tisk jsme se rozhodli používat ASA místo ABS, a to z několika důvodů:

1. Lepší odolnost vůči UV záření a povětrnostním vlivům: ASA si udržuje své vlastnosti i při dlouhodobém vystavení slunečnímu záření, což z něj činí ideální materiál pro venkovní aplikace.
2. Nižší tendence k deformaci: ASA má lepší rozměrovou stabilitu během tisku, což znamená méně problémů s deformacemi a lepší kvalitu tisku.
3. Vynikající mechanická pevnost: ASA nabízí podobnou pevnost jako ABS, ale s přidanými výhodami v oblasti odolnosti vůči povětrnostním vlivům.

PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol)

PETG je materiál, který kombinuje vlastnosti PLA a ABS. Nabízí dobré mechanické vlastnosti, snadnou tisknutelnost a chemickou odolnost, což ho činí ideálním pro širokou škálu aplikací.

Výhody PETG:

• Vysoká pevnost a pružnost: PETG je odolný materiál s dobrou mechanickou pevností a pružností.
• Chemická odolnost: PETG je odolný vůči mnoha chemikáliím, což ho činí vhodným pro aplikace, které vyžadují chemickou stabilitu.
• Snadná tisknutelnost: PETG má nízkou tendenci k deformaci a dobré přilnavosti vrstev.

Nevýhody PETG:

• Méně vhodný pro jemné detaily: PETG může mít tendenci k stringování (tvoření tenkých vlasů materiálu), což může ovlivnit kvalitu jemných detailů.

TPU (Thermoplastic Polyurethane)

TPU je flexibilní materiál vhodný pro tisk pružných a elastických objektů. Je ideální pro výrobu dílů, které vyžadují pružnost a odolnost vůči opotřebení.

Výhody TPU:

• Flexibilita: TPU je vysoce pružný materiál, který je vhodný pro tisk pružných dílů, jako jsou těsnění, obaly a ochranné prvky.
• Odolnost vůči opotřebení: TPU je odolný vůči opotřebení a trhání, což ho činí ideálním pro náročné aplikace.
• Chemická odolnost: TPU je odolný vůči mnoha chemikáliím, což z něj činí vhodný materiál pro průmyslové aplikace.

Nevýhody TPU:

• Náročnost tisku: Tisk TPU může být složitější kvůli jeho pružnosti, a vyžaduje speciální nastavení tiskárny a trysky.
• Delší doba tisku: Kvůli nízké rychlosti tisku TPU může být výroba pružných dílů časově náročnější.

Nylon

Nylon je velmi pevný a odolný materiál, který se používá pro výrobu mechanických dílů a průmyslových aplikací. Má vynikající mechanické vlastnosti a je odolný vůči opotřebení.

Výhody Nylonu:

• Vysoká pevnost a houževnatost: Nylon je extrémně pevný materiál s vynikající mechanickou odolností.
• Odolnost vůči opotřebení: Nylon je odolný vůči opotřebení, což ho činí vhodným pro výrobu funkčních dílů.
• Nízká absorpce vlhkosti: Nylon je méně náchylný k absorpci vlhkosti, což zajišťuje stabilní tiskové výsledky.

Nevýhody Nylonu:

• Vyšší teplota tavení: Nylon vyžaduje vyšší teploty tavení (240-270°C), což může být náročné pro některé tiskárny.
• Potřeba suchého skladování: Nylon je citlivý na vlhkost, a proto je nutné ho skladovat v suchém prostředí, aby se zabránilo absorpci vody.

Závěr

Výběr správného materiálu pro FDM tisk závisí na specifických potřebách a požadavcích projektu. Každý materiál má své výhody a nevýhody, které je třeba zvážit při plánování tisku. Pochopení vlastností jednotlivých materiálů ti pomůže dosáhnout nejlepších výsledků a maximálně využít potenciál technologie 3D tisku.